בין מישוש לראייה

מתברר כי איברי החוש עצמם מהווים חוליה ראשונה וחשובה בפיענוח מידע חיוני על העולם

כדי לתת לנו תמונת עולם מדויקת ומעודכנת פיתח המוח מיגוון אמצעים מתוחכמים. הידועים והנחקרים שבהם הם העברת מידע חשמלי בקולטנים ובתאי עצב, וכן שיטות לעיבוד מידע המתבצעות במרכזים שונים במוח. כעת נחשפת שיטה נוספת, יצירתית ולא צפויה: מתברר, כי איברי החוש עצמם מהווים חוליה ראשונה וחשובה בפיענוח מידע חיוני על העולם.

המחקר, שנעשה במעבדתו של פרופ’ אהוד אחישר, במחלקה לנוירוביולוגיה במכון, התמקד באיבר חושי ייחודי: שערות השפם של החולדה. שערות אלה לוקחות חלק בחוש המישוש של החולדה: בבסיס כל שערה נמצא מבנה מורכב הקרוי זקיק, ובו כ-2,000 קולטנים המעבירים את המידע לתאי העצב, ומשם למוח. המבנה של שערות השפם הוא כשל מקל מאורך ואלסטי. כאשר ה”מקל” נתקל במכשול – כלומר בחפץ כלשהו, הוא מתעקם.

בניסוי הונחו עצמים במיקומים שונים לצד ראשיהן של חולדות. בשלב הראשון נבדקו חולדות מורדמות, ששערות השפם שלהן הופעלו באמצעות גירוי חשמלי של העצב המוטורי – שיטה שאיפשרה שליטה מדויקת בתנועת השערה. הניסוי כולו צולם באמצעות מצלמה רגישה ביותר, והנתונים המצולמים שימשו את המדענים כדי למדוד מספר משתנים המתארים את צורת השערה כאשר נתקלה בחפץ: מידת העקמומיות הכוללת של השערה, מידת העקמומיות של השערה בבסיסה, וזווית השערה ביחס לראש החולדה.

צוות המדענים, שכלל את עמיתת המחקר ד”ר קנריק בגדסריאן, תלמידי המחקר (דאז) ד”ר מרסין סווד, ד”ר פרמגנה קנוטסן, ד”ר מאצ’ק פיאטר וד”ר ארז סימוני, ותלמיד המחקר דודי דויטש, גילה כי שלושת המשתנים שנמדדו מאפשרים לקבוע במדויק את מיקום החפץ ביחס לחולדה: ככל שהעצם קרוב יותר לראש החולדה, כך גדלה מידת העקמומיות בבסיס השערה; הזווית של החפץ ביחס לציר האורך של ראש החולדה מוגדרת על-ידי היחס בין העקמומיות הכוללת של השערה לבין הזווית שלה. השילוב של שני הנתונים, זווית ומרחק, מצביע במדויק על מיקום החפץ. ממצאים אלה, שהתקבלו, כאמור, בחולדות מורדמות – נבדקו ונמצאו מדויקים גם בחולדות ערות, שהניעו את שערות השפם שלהן באופן טבעי.

המדענים סבורים, כי בעקבות ממצאים אלה – שהתפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Neuroscience – יש לעדכן את האופן בו אנו מגדירים את התפיסה. נהוג כיום להתייחס לתפיסה כאל תהליך פעיל ומעגלי: תנועה כלשהי מובילה לאינטראקציה עם אובייקט (לדוגמה – הזזת האצבע גורמת לה להיתקל בשולחן), ובעקבות זאת מופעלים קולטנים המפעילים את תאי העצב הסנסוריים. תאים אלה מעבירים מידע למוח (“נתקלנו במשטח”), שם הוא עובר עיבוד, אשר מוביל להפעלת תנועה נוספת (לדוגמה – האצבע נעה על משטח השולחן כדי לגלות ממה הוא עשוי). הניסוי הנוכחי מכניס לתוך המעגל נתונים מורפולוגיים הקשורים לצורה ולמבנה של איבר החישה. נתונים אלה מקדימים את הפעילות העצבית, ולמעשה מפעילים אותה: המידע המורפולוגי המתקבל מאיברי החוש, כמו עקמומיות וזווית, עובר עיבוד בזקיק השערה, ומתורגם לאיתות חשמלי – אותו מעבירים תאי העצב למוח.

למרות שהניסוי בוצע בחולדות, פרופ’ אחישר סבור כי תפקידם של משתנים מורפולוגיים בקליטת מידע חושי תקף גם בחושים אחרים ובבעלי חיים אחרים, כולל בני אדם. חוש המישוש, לדוגמה, תלוי במידה רבה בפעילותה של היד: מידת הלחץ שהיא מפעילה על העצם אותו היא חשה, ומהירות התנועה שלה, ביחד עם המורפולוגיה של איזור המגע (למשל קצה האצבע), קובעים אילו קולטנים יופעלו ואיזה מידע יתקבל ויועבר למוח. גם הראייה, שעלולה להיראות לנו, בטעות, כחוש פסיבי, תלויה למעשה בתבניות התנועה של העין. לדוגמה, כאשר אנחנו מתבוננים בפרצופים, העין מדלגת בין נקודות מפתח כמו העיניים, האף והפה, וסורקת כל אחת מהן במעין “מישוש” ראייתי. מהירות תנועת העין והכיוון שלה, ביחד עם המורפולוגיה של גלגל העין, הקרנית, הרשתית ושאר חלקי העין, קובעים את אופיו של המידע הראייתי ואת מידת דיוקו. המקרים האלה הם דוגמאות נוספות לתפקיד שממלאת המורפולוגיה של איברי החוש ביכולנו לתפוס את העולם.

עוד בנושא באתר הידען

• מדעני מכון ויצמן חיברו “זיפי שפם של חולדה” לאצבעות של בני-אדם, וגילו כיצד המוח לומד להשתמש בחוש חדש